□ 본 연구팀은 셀레늄을 리튬 배터리의 양극 재료로, 리튬 금속을 음극 재료로
사용하는 리튬-셀레늄 배터리*를 이용하여 현재의 리튬이온 배터리에 비해
부피당 저장 용량을 약 2배 향상시켰다.
* Li-Se 배터리의 양 전극의 이론용량: (Li 음극) 2,060 mAh/cm3, (Se 양극) 3,253 mAh/cm3
∘ 특히, 리튬-셀레늄 배터리는 셀레늄의 안정성이 낮아 급격하게 배터리 수명
이 감소하는 현상이 있는데, 이러한 원인이 리튬-셀레늄 배터리의 상용화
의 큰 걸림돌이다. 따라서 연구팀은 본 배터리의 용량을 유지하고 안정성,
즉 수명을 향상시키는 방법에 집중하였다.
∘ 특히, 본 연구의 핵심적인 방법은 배터리 셀 조립 시 전해질에 전도성고분자
(폴리아닐린, Polyaniline)의 단량체인 아닐린(aniline)을 소량 첨가하여 전기
화학적으로 전류를 가해 전극 활성 물질 표면에 중합시키는 방법인 “전기화
학적 고분자 표면처리법(in batteria electrochemical polymerization)*”이다.
* 이 기술은 본 연구팀이 전 세계적으로 유일하게 자체 개발한 기술로 복잡한 추가 공정
이 필요하지 않아 상용화가 매우 용이하며, 현재 특허 출원 중이다.
∘ 나아가 전기화학적 고분자 표면처리법을 통해서 셀레늄 양극을 전도성고분자
인 폴리아닐린(polyaniline)으로 보호막(protective conducting layer)을 형성
하여 고용량·고안정성 리튬-셀레늄 배터리를 안정화시키는데 성공하였다. 특
히, 이는 높은 부피용량을 가질 뿐만 아니라 처리 이전의 전극 물질과 비교해
보았을 때 약 3배 이상의 용량 유지율을 보였다(200회 충/방전 기준).
□ 엄광섭 교수는 “이번 연구성과는 기존의 리튬-셀레늄 배터리에 비해 매우
용이한 전기화학적 고분자 표면처리법을 통해 새로운 고용량·고안전성의 리
튬-셀레늄 배터리를 도입시켰다는데 가장 큰 의의가 있으며, 향후 추가적인
연구 개발을 통해 다른 차세대 고용량 이차전지(리튬-황전지 등)에서도 적
용 가능할 것을 기대한다”고 말했다.
□ 지스트 신소재공학부 엄광섭 교수와 이승민 석박사통합과정생과 이하은 석
박사통합과정생이 주도하고, 공동으로 정재한 교수(홍익대학교), 이정태 교
수(경희대학교)가 수행한 이번 연구는 한국연구재단 및 LG화학의 지원을
받아 진행됐으며, 연구성과는 첨단 에너지 소재 분야의 세계적인 학술지인
‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’(Advanced Functional Materials)에 2020년
3월 5일자로 온라인 게재됐다. <끝>